第一章化學(xué)工業(yè)與化學(xué)工程1

第一節(jié)化學(xué)工業(yè)概述1

一、化學(xué)工業(yè)的重要性及其發(fā)展1

二、化學(xué)工業(yè)的分類及其特點(diǎn)1

三、化工產(chǎn)品的市場(chǎng)及其前景3

第二節(jié)化學(xué)工程的發(fā)展趨勢(shì)3

一、化學(xué)工程的興起與發(fā)展4

二、化學(xué)工程的前沿研究領(lǐng)域5

第三節(jié)化工過程與單元操作7

一、化工過程簡(jiǎn)介7

二、化工單元操作7

三、常用基本概念8

第四節(jié)化工過程開發(fā)簡(jiǎn)介10

一、化工過程開發(fā)的基本要求10

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)與化工生產(chǎn)過程的聯(lián)系與區(qū)別10

三、化工過程開發(fā)步驟11

四、化工過程開發(fā)最優(yōu)化概念13

第五節(jié)化工數(shù)據(jù)14

一、化工數(shù)據(jù)的分類14

二、單位與單位制15

三、單位換算15

第二章流體流動(dòng)過程16

第一節(jié)概述16

第二節(jié)流體靜力學(xué)基本方程式16

一、流體的熱力學(xué)屬性16

二、流體靜力學(xué)基本方程式18

三、流體靜力學(xué)基本方程式的討論19

四、流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用19

第三節(jié)流體流動(dòng)的基本方程式21

一、流體的流動(dòng)屬性21

二、流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)22

三、連續(xù)性方程式22

四、伯努利方程式23

第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)現(xiàn)象27

一、牛頓黏性定律與流體的黏度27

二、流體流動(dòng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)28

第五節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)的阻力31

一、流體在直管中的流動(dòng)阻力31

二、流體在非圓形管內(nèi)的流動(dòng)阻力33

三、局部阻力34

第六節(jié)管路計(jì)算35

一、簡(jiǎn)單管路35

二、復(fù)雜管路37

第七節(jié)流量的測(cè)量40

一、變壓頭流量計(jì)41

二、變截面流量計(jì)43

第八節(jié)流體輸送機(jī)械44

一、離心泵44

二、其他類型的化工用泵52

三、泵的選擇54

四、氣體輸送機(jī)械55

小結(jié)61

習(xí)題61

第三章沉降與過濾65

第一節(jié)概述65

第二節(jié)沉降65

一、重力沉降66

二、重力沉降設(shè)備68

三、離心沉降及設(shè)備71

第三節(jié)過濾73

一、過濾的基本概念74

二、過濾基本方程式76

三、恒壓過濾與恒速過濾78

四、過濾常數(shù)的測(cè)定80

五、過濾設(shè)備82

小結(jié)85

習(xí)題85

第四章傳熱86

第一節(jié)概述86

一、熱量傳遞的三種基本方式86

二、傳熱過程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用87

三、傳熱學(xué)與熱力學(xué)的關(guān)系87

第二節(jié)熱傳導(dǎo)87

一、熱傳導(dǎo)方程88

二、傳導(dǎo)傳熱計(jì)算89

第三節(jié)對(duì)流傳熱94

一、對(duì)流傳熱分析94

二、壁面和流體間的對(duì)流傳熱速率94

三、管內(nèi)湍流流動(dòng)的傳熱膜系數(shù)96

四、管外湍流流動(dòng)的傳熱膜系數(shù)99

五、大空間內(nèi)自然對(duì)流的傳熱膜系數(shù)99

第四節(jié)輻射傳熱100

一、基本概念100

二、斯忒藩-玻耳茲曼定律101

三、克希霍夫定律102

四、兩固體間的相互輻射102

五、設(shè)備熱損失的計(jì)算104

第五節(jié)傳熱計(jì)算104

一、換熱器的熱負(fù)荷計(jì)算105

二、傳熱平均溫度差的計(jì)算106

三、總傳熱系數(shù)113

第六節(jié)熱交換器118

一、間壁式換熱器的類型118

二、板式換熱器119

三、換熱器發(fā)展概況121

第七節(jié)傳熱過程的強(qiáng)化123

一、換熱器熱交換過程的強(qiáng)化123

二、強(qiáng)化技術(shù)及能耗研究124

第八節(jié)管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選用125

一、確定設(shè)計(jì)方案的基本原則125

二、設(shè)計(jì)內(nèi)容125

三、管殼式換熱器的選用125

小結(jié)126

習(xí)題126

第五章蒸發(fā)129

第一節(jié)概述129

一、蒸發(fā)操作及特點(diǎn)129

二、蒸發(fā)操作的經(jīng)濟(jì)性及多效蒸發(fā)流程130

第二節(jié)蒸發(fā)過程計(jì)算132

一、蒸發(fā)過程的傳熱系數(shù)132

二、濃縮熱和溶液的焓濃圖132

三、溶液的沸點(diǎn)和傳熱溫度差損失132

第三節(jié)單效蒸發(fā)計(jì)算134

一、水分蒸發(fā)量135

二、加熱蒸汽消耗量135

三、蒸發(fā)器的傳熱面積136

第四節(jié)多效蒸發(fā)計(jì)算137

第五節(jié)蒸發(fā)器的類型與選擇141

一、蒸發(fā)器的類型141

二、蒸發(fā)器的性能比較與選型146

三、蒸發(fā)器的改進(jìn)與研究147

小結(jié)147

習(xí)題147

第六章吸收149

第一節(jié)概述149

一、吸收在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用149

二、吸收劑的選擇149

三、吸收設(shè)備與吸收操作150

第二節(jié)吸收過程的相平衡關(guān)系150

一、氣體在液體中的溶解度150

二、亨利定律151

三、相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用153

第三節(jié)吸收過程機(jī)理154

一、物質(zhì)在單相中的擴(kuò)散155

二、雙膜理論156

第四節(jié)傳質(zhì)速率方程157

一、氣相傳質(zhì)速率方程158

二、液相傳質(zhì)速率方程158

三、總傳質(zhì)速率方程158

四、總傳質(zhì)系數(shù)與膜傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系159

第五節(jié)填料吸收塔計(jì)算163

一、物料衡算與操作線方程163

二、吸收劑用量的確定164

三、填料塔塔徑的計(jì)算166

四、填料層高度的計(jì)算166

第六節(jié)填料塔170

一、填料塔的構(gòu)造和填料170

二、填料塔的流體力學(xué)特性171

三、填料塔的附件174

小結(jié)177

習(xí)題177

第七章精餾180

第一節(jié)概述180

第二節(jié)雙組分溶液的氣液相平衡180

一、雙組分溶液的氣液相平衡181

二、相對(duì)揮發(fā)度183

第三節(jié)簡(jiǎn)單蒸餾和平衡蒸餾185

一、簡(jiǎn)單蒸餾185

二、平衡蒸餾185

第四節(jié)精餾基本原理186

第五節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算187

一、全塔物料衡算188

二、精餾段物料衡算和精餾段操作線方程189

三、提餾段物料衡算和提餾段操作線方程189

四、加料板的物料衡算與熱量衡算190

五、理論塔板數(shù)的計(jì)算194

六、塔板效率與實(shí)際塔板數(shù)202

七、塔高、塔徑及板壓降的計(jì)算203

第六節(jié)間歇精餾205

一、餾出液濃度維持恒定的操作205

二、回流比維持恒定的操作206

第七節(jié)特殊精餾206

一、恒沸精餾207

二、萃取精餾208

第八節(jié)精餾塔及其選擇208

一、有溢流裝置的板式塔208

二、無溢流裝置的板式塔211

三、新型塔板212

四、精餾裝置的選擇214

小結(jié)214

習(xí)題214

第八章萃取217

第一節(jié)概述217

一、液-液萃取簡(jiǎn)介217

二、萃取過程的適用性與經(jīng)濟(jì)性218

三、萃取技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用218

四、萃取劑的選擇與發(fā)展219

五、萃取基本流程219

第二節(jié)三元體系的液-液平衡關(guān)系220

一、三角形坐標(biāo)220

二、杠桿規(guī)則221

三、三角形相圖222

第三節(jié)萃取過程的計(jì)算225

一、單級(jí)萃取的計(jì)算225

二、多級(jí)錯(cuò)流萃取的計(jì)算226

三、多級(jí)逆流萃取的計(jì)算228

第四節(jié)液-液萃取設(shè)備及其選擇232

一、混合-澄清萃取器232

二、離心式萃取設(shè)備233

三、塔式萃取設(shè)備233

四、液-液萃取設(shè)備的選擇236

小結(jié)237

習(xí)題237

第九章新型分離技術(shù)239

第一節(jié)膜分離技術(shù)239

一、膜分離技術(shù)的發(fā)展239

二、膜及膜分離技術(shù)的定義和分類240

三、膜過濾的基本概念241

四、膜過濾的基本理論242

五、膜組件的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)243

六、超濾和反滲透的應(yīng)用245

第二節(jié)超臨界流體萃取245

一、超臨界流體的性質(zhì)246

二、超臨界流體萃取過程247

三、國(guó)產(chǎn)超臨界二氧化碳萃取裝置生產(chǎn)工藝248

四、超臨界流體萃取的應(yīng)用249

第十章干燥251

第一節(jié)概述251

一、干燥過程的目的和應(yīng)用251

二、干燥過程的分類251

三、對(duì)流干燥的特點(diǎn)及流程252

第二節(jié)濕空氣的性質(zhì)和濕度圖253

一、濕空氣的性質(zhì)253

二、空氣的濕度圖258

三、濕度圖的用法259

第三節(jié)干燥過程的物料衡算和熱量衡算260

一、物料衡算260

二、熱量衡算262

三、干燥器出口空氣狀態(tài)的確定263

四、干燥器的熱效率和干燥效率264

第四節(jié)干燥速率和干燥時(shí)間265

一、物料與水分的結(jié)合狀態(tài)265

二、干燥速率及其影響因素266

三、恒定干燥條件下的干燥時(shí)間計(jì)算268

第五節(jié)干燥器及其選擇270

一、對(duì)干燥器的要求270

二、干燥器的分類271

三、工業(yè)常用的對(duì)流干燥器271

四、干燥器的選型274

小結(jié)275

習(xí)題275

第十一章化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)反應(yīng)器基本原理277

第一節(jié)概述277

一、化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的基本任務(wù)和研究方法277

二、化學(xué)反應(yīng)過程和化學(xué)反應(yīng)器的分類278

三、理想均相反應(yīng)器284

第二節(jié)物料在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)模型286

一、理想流動(dòng)模型286

二、非理想流動(dòng)模型288

第三節(jié)理想均相反應(yīng)器計(jì)算288

一、基本原理288

二、間歇反應(yīng)器289

三、活塞流反應(yīng)器291

四、全混流反應(yīng)器296

五、多級(jí)全混流反應(yīng)器298

第四節(jié)反應(yīng)器型式和操作方法的評(píng)比與選擇301

一、反應(yīng)器生產(chǎn)能力的比較301

二、反應(yīng)產(chǎn)物收率的比較303

第五節(jié)非理想流動(dòng)305

一、實(shí)際反應(yīng)器對(duì)理想類型的偏離305

二、停留時(shí)間分布的表示方法306

三、停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定306

四、停留時(shí)間分布的數(shù)字特征308

五、理想反應(yīng)器中的停留時(shí)間分布309

六、非理想反應(yīng)器中的停留時(shí)間分布311

七、停留時(shí)間分布曲線的應(yīng)用314

第六節(jié)氣-固相催化反應(yīng)器317

一、氣-固催化反應(yīng)過程318

二、氣-固催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)318

三、固定床催化反應(yīng)器簡(jiǎn)介320

四、流化床反應(yīng)器簡(jiǎn)介322

小結(jié)324

習(xí)題324

附錄327

一、物理量的單位、量綱與換算327

二、水的重要物理性質(zhì)328

三、水在不同溫度下的黏度（0～100℃）329

四、飽和水蒸氣性質(zhì)（以溫度為準(zhǔn)）330

五、飽和水蒸氣的性質(zhì)（以壓強(qiáng)為準(zhǔn)）331

六、管子規(guī)格332

七、泵規(guī)格333

八、物質(zhì)的熱導(dǎo)率335

九、列管式換熱器總傳熱系數(shù)K的范圍336

十、某些氣體溶于水時(shí)的亨利系數(shù)337

十一、物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)338

十二、某些二元物系氣液平衡組成338

十三、干空氣的物理性質(zhì)(p=101.325kPa)339

參考文獻(xiàn)340